Η ροή μεμβράνης είναι ένας από τους πρώτους αριθμούς που εξετάζουν οι μηχανικοί κατά την αξιολόγηση μιας μεμβράνης MBR.
Μια υψηλότερη ροή μπορεί να φαίνεται ελκυστική επειδή μπορεί να μειώσει την περιοχή της μεμβράνης που απαιτείται για μια δεδομένη ικανότητα επεξεργασίας. Ωστόσο, η επιλογή μεμβράνης για μια πραγματική μονάδα επεξεργασίας λυμάτων δεν μπορεί να βασίζεται απλώς στην υψηλότερη ροή που επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια μιας βραχυπρόθεσμης δοκιμής.
Για ένα σύστημα MBR, το πιο σημαντικό ερώτημα είναι:
Ποια ροή μεμβράνης μπορεί να διατηρηθεί αξιόπιστα μακροπρόθεσμα υπό πραγματικές συνθήκες αποχέτευσης και λειτουργίας;
Αυτή είναι η έννοια πίσω από το αρεαλιστική σχεδιαστική ροή.
Η ροή της μεμβράνης εκφράζεται γενικά ως:
Αντιπροσωπεύει τον όγκο του διηθήματος που παράγεται ανά μονάδα επιφάνειας μεμβράνης ανά ώρα.
Για παράδειγμα, εάν ένα σύστημα μεμβράνης λειτουργεί στο20 LMH, κάθε τετραγωνικό μέτρο αποτελεσματικής επιφάνειας μεμβράνης παράγει περίπου 20 λίτρα διηθήματος ανά ώρα υπό τις αναφερόμενες συνθήκες λειτουργίας.
Η ροή είναι μια σημαντική παράμετρος σχεδιασμού επειδή επηρεάζει άμεσα την απαιτούμενη περιοχή μεμβράνης.
Ωστόσο, η ροή δεν πρέπει ποτέ να εξετάζεται ανεξάρτητα από τη ρύπανση της μεμβράνης και τη λειτουργική σταθερότητα.
Για τη σχέση μεταξύ ροής και επιφάνειας μεμβράνης, βλ.
→Πώς να υπολογίσετε την απαιτούμενη περιοχή μεμβράνης για ένα σύστημα MBR
Μία από τις πιο κοινές παρεξηγήσεις στην επιλογή μεμβράνης είναι η αντιμετώπιση μιας μέγιστης ή βραχυπρόθεσμης ροής δοκιμής ως η κατάλληλη τιμή σχεδιασμού.
Μια μεμβράνη μπορεί να επιτύχει σχετικά υψηλή ροή κατά τη διάρκεια μιας ελεγχόμενης δοκιμής με ευνοϊκά:
- Ποιότητα νερού
- Θερμοκρασία
- Κλιματισμός μεμβράνης
- Συνθήκες λειτουργίας
Μια μονάδα MBR πλήρους κλίμακας είναι διαφορετική.
Τα πραγματικά λύματα περιέχουν μεταβλητές συγκεντρώσεις αιωρούμενων στερεών, οργανικής ύλης, μικροοργανισμών και άλλων πιθανών ρύπων.
Η θερμοκρασία αλλάζει επίσης κατά τη διάρκεια του έτους, ενώ οι συνθήκες λειτουργίας και οι κύκλοι καθαρισμού ενδέχεται να διαφέρουν.
Επομένως:
Μια ρεαλιστική ροή σχεδίασης θα πρέπει να αντικατοπτρίζει την απόδοση που μπορεί εύλογα να διατηρηθεί κατά τη μακροχρόνια λειτουργία.
Η μεμβράνη εκτίθεται συνεχώς σε ενεργοποιημένη λάσπη.
Καθώς προχωρά η διήθηση, τα ρυπογόνα μπορεί να συσσωρευτούν πάνω ή κοντά στην επιφάνεια της μεμβράνης. Αυτό αυξάνει την αντίσταση στο φιλτράρισμα και μπορεί σταδιακά να μειώσει τη διαπερατότητα.
Επομένως, τα συστήματα MBR χρησιμοποιούν διαφορετικές στρατηγικές λειτουργίας για τον έλεγχο της ρύπανσης, όπως:
- Αερισμός μεμβράνης
- Χαλάρωση
- Αντίστροφη πλύση όπου υπάρχει
- Καθαρισμός χημικής συντήρησης
- Περιοδικός καθαρισμός ανάκτησης
- Έλεγχος βιολογικών διεργασιών
Ακόμη και με αυτά τα μέτρα, η ρύπανση της μεμβράνης παραμένει ένα σημαντικό στοιχείο σχεδιασμού.
Εάν ένα σύστημα έχει σχεδιαστεί πολύ κοντά στη μέγιστη πρακτική ροή του, η μεμβράνη μπορεί να παρουσιάσει ταχύτερη ρύπανση και να απαιτήσει πιο συχνό καθαρισμό.
Μια κάπως πιο συντηρητική ροή σχεδίασης μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη λειτουργική σταθερότητα και ευελιξία.
Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις εγκαταστάσεις αστικών λυμάτων που αναμένεται να λειτουργούν συνεχώς για πολλά χρόνια.
Δεν υπάρχει καθολική ροή σχεδιασμού που να ισχύει για κάθε έργο MBR.
Η κατάλληλη τιμή εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.
Οι διαφορετικές πηγές λυμάτων έχουν πολύ διαφορετικές δυνατότητες ρύπανσης.
Τα αστικά λύματα, τα βιομηχανικά λύματα, τα λύματα επεξεργασίας τροφίμων και τα λύματα διεργασιών υψηλής συγκέντρωσης δεν πρέπει να χρησιμοποιούν αυτόματα την ίδια βάση σχεδιασμού μεμβράνης.
Σημαντικές παράμετροι μπορεί να περιλαμβάνουν:
- ΓΑΔΟΣ
- Δ.Σ
- TSS
- Χαρακτηριστικά αιωρούμενων στερεών
- Λάδι και γράσο
- Βιολογικά χαρακτηριστικά
- Συνθήκες προεπεξεργασίας
Όσο πιο απαιτητικό είναι το νερό τροφοδοσίας, τόσο πιο προσεκτικά θα πρέπει να αξιολογείται η ροή σχεδιασμού.
Το MLSS είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας στα βυθισμένα συστήματα MBR.
Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις βιομάζας μπορούν να επηρεάσουν:
- Ιξώδες λάσπης
- Σχηματισμός κέικ
- Μαζική μεταφορά
- Μολυσματική συμπεριφορά
Για το λόγο αυτό, η ροή της μεμβράνης θα πρέπει να αξιολογηθεί μαζί με τη βιολογική διαδικασία και την επιλεγμένη περιοχή λειτουργίας MLSS.
Η θερμοκρασία των λυμάτων μπορεί να αλλάξει σημαντικά μεταξύ των εποχών.
Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες γενικά αυξάνουν το ιξώδες του νερού, το οποίο μπορεί να επηρεάσει την απόδοση του φιλτραρίσματος της μεμβράνης.
Ένα σύστημα μεμβράνης που έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας μόνο δεδομένα λειτουργίας θερμής περιόδου ενδέχεται να μην παρέχει το ίδιο περιθώριο λειτουργίας κατά τη διάρκεια του χειμώνα.
Η ελάχιστη αναμενόμενη θερμοκρασία των λυμάτων θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το μέγεθος της μεμβράνης.
Για μια βαθύτερη συζήτηση:
→Πώς η θερμοκρασία επηρεάζει την απόδοση της μεμβράνης στα συστήματα MBR
Ο αερισμός της μεμβράνης παίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της ρύπανσης στα βυθισμένα συστήματα MBR.
Η σχέση μεταξύ της ροής της μεμβράνης, του αερισμού, του ελέγχου ρύπανσης και της κατανάλωσης ενέργειας θα πρέπει επομένως να θεωρείται ως μέρος του πλήρους σχεδιασμού του συστήματος.
Μια υψηλότερη ροή μεμβράνης μπορεί να μειώσει την απαιτούμενη επιφάνεια μεμβράνης, αλλά εάν απαιτεί ουσιαστικά μεγαλύτερο έλεγχο ρύπανσης, η συνολική οικονομία του συστήματος μπορεί να μην βελτιωθεί απαραίτητα.
Κατά την αξιολόγηση της απόδοσης της μεμβράνης, οι μηχανικοί θα πρέπει να ελέγχουν προσεκτικά πώς ορίζεται η αναφερόμενη ροή.
Ανάλογα με τη μέθοδο δοκιμής και λειτουργίας, μια αναφερόμενη ροή μπορεί να αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη περίοδο λειτουργίας και όχι τον πραγματικό μέσο όρο παραγωγής 24 ωρών.
Για παράδειγμα, ένα MBR μπορεί να περιλαμβάνει περιόδους φιλτραρίσματος μαζί με περιόδους χαλάρωσης ή άλλες περιόδους μη παραγωγής.
Είναι λοιπόν χρήσιμο να γίνει διάκριση μεταξύ:
- Στιγμιαία ή λειτουργική ροή
- Μέση ροή φιλτραρίσματος
- Καθαρή ροή παραγωγής
- Μακροπρόθεσμη βιώσιμη ροή σχεδιασμού
Αυτές οι τιμές μπορεί να μην είναι πανομοιότυπες.
Όταν συγκρίνουν διαφορετικούς προμηθευτές μεμβρανών, οι μηχανικοί θα πρέπει να βεβαιωθούν ότι χρησιμοποιείται η ίδια βάση.
Για αναλυτική εξήγηση:
→Gross Flux vs. Net Flux στο MBR: Why the Difference Matters
Αυτή η διάκριση μπορεί να αποτρέψει την παρεξήγηση των φαινομενικά μεγάλων διαφορών μεταξύ των προμηθευτών.
Η απόδοση της μεμβράνης θα πρέπει ιδανικά να αξιολογείται σε μια κατάλληλη περίοδο λειτουργίας.
Μια σύντομη δοκιμή μπορεί να αποδείξει ότι μια μεμβράνη είναι ικανή να επιτύχει μια συγκεκριμένη ροή.
Ωστόσο, η πιο μακροπρόθεσμη αξιολόγηση μπορεί να παρέχει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με:
- Ρυπαντική ανάπτυξη
- Σταθερότητα ροής
- Απόκριση καθαρισμού
- Ανάκτηση διαπερατότητας
- Λειτουργική συνέπεια
- Κατάσταση μεμβράνης
Για το σχεδιασμό του έργου, ο στόχος δεν είναι απλώς να επιτευχθεί η υψηλότερη δυνατή αρχική ροή.
Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα αξιόπιστο παράθυρο λειτουργίας που να παρέχει σταθερή απόδοση επεξεργασίας κατά την αναμενόμενη διάρκεια ζωής του συστήματος μεμβράνης.
Όχι απαραίτητα.
Μια υψηλότερη ροή μπορεί να μειώσει την επιφάνεια της μεμβράνης που απαιτείται για μια δεδομένη ταχύτητα ροής.
Ωστόσο, η επιφάνεια της μεμβράνης είναι μόνο ένα μέρος του συνολικού κόστους συστήματος MBR.
Άλλοι παράγοντες μπορεί να περιλαμβάνουν:
- Ενέργεια αερισμού
- Απαιτήσεις άντλησης
- Συχνότητα καθαρισμού
- Κατανάλωση χημικών
- Αντικατάσταση μεμβράνης
- Συντήρηση
- Χρόνος αργίας
- Αποτύπωμα εξοπλισμού
Επομένως, ο βέλτιστος σχεδιασμός αντιπροσωπεύει μια ισορροπία μεταξύ:
Περιοχή μεμβράνης + Ροή + Έλεγχος ρύπανσης + Ενέργεια + Καθαρισμός + Κόστος κύκλου ζωής
Σε ορισμένα έργα, μια μετρίως συντηρητική ροή μπορεί να παρέχει μια καλύτερη συνολική λύση από τη συνεχή λειτουργία σε πολύ υψηλή ροή.
Μια πρακτική προσέγγιση είναι να ξεκινήσετε με τις πραγματικές συνθήκες του έργου αντί να επιλέξετε πρώτα μια τιμή ροής.
Κατανοήστε την πηγή και τα κύρια ποιοτικά χαρακτηριστικά του νερού.
Προσδιορίστε τη διαμόρφωση θεραπείας και την αναμενόμενη περιοχή λειτουργίας MLSS.
Λάβετε υπόψη τόσο τις κανονικές όσο και τις ελάχιστες αναμενόμενες θερμοκρασίες λειτουργίας.
Εξετάστε το φιλτράρισμα, τη χαλάρωση, τον αερισμό, τον καθαρισμό και άλλες παραμέτρους λειτουργίας.
Χρησιμοποιήστε αντιπροσωπευτικές δοκιμές ή επικυρωμένη εμπειρία λειτουργίας όπου είναι δυνατόν.
Η τελική τιμή σχεδιασμού θα πρέπει να παρέχει επαρκή χωρητικότητα μεμβράνης διατηρώντας παράλληλα ένα κατάλληλο περιθώριο λειτουργίας.
Αυτή η προσέγγιση είναι γενικά πιο αξιόπιστη από την επιλογή μιας μεμβράνης που βασίζεται μόνο στην υψηλότερη διαφημιζόμενη ροή.
Οι κεραμικές μεμβράνες επίπεδων φύλλων προσελκύουν αυξανόμενο ενδιαφέρον στις εφαρμογές MBR λόγω του συνδυασμού τους:
- Μηχανική αντοχή
- Χημική αντοχή
- Ανοχή καθαρισμού
- Μακροχρόνια ανθεκτικότητα υλικού
Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να παρέχουν μεγαλύτερη ευελιξία κατά το σχεδιασμό στρατηγικών καθαρισμού και λειτουργίας μεμβράνης.
Ωστόσο, οι κεραμικές μεμβράνες δεν πρέπει να θεωρούνται απρόσβλητες από ρύπανση.
Οι ίδιες θεμελιώδεις αρχές μηχανικής εξακολουθούν να ισχύουν:
Για εφαρμογές βυθισμένου MBR, οι κεραμικές μεμβράνες επίπεδων φύλλων μπορούν επομένως να αξιολογηθούν όταν η μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα και η σταθερή λειτουργία είναι σημαντικά ζητήματα του έργου.
→Μεμβράνες Κεραμικές Επίπεδες Φύλλες
Η κατάλληλη ροή σχεδιασμού θα πρέπει ακόμα να προσδιορίζεται από τις πραγματικές απαιτήσεις λυμάτων, MLSS, θερμοκρασίας, κύκλου λειτουργίας και επεξεργασίας.
Για δημοτικά και βιομηχανικά έργα MBR, δεν υπάρχει ενιαίος «σωστός» αριθμός ροής.
Μια λογική ροή σχεδιασμού εξαρτάται από το πλήρες σύστημα.
Ως γενική αρχή της μηχανικής, οι σχεδιαστές πρέπει να διακρίνουν μεταξύ:
Τι μπορεί να πετύχει μια μεμβράνη
και
Τι πρέπει να σχεδιάζεται μια μεμβράνη για να επιτυγχάνει συνεχώς.
Το δεύτερο ερώτημα είναι πολύ πιο σημαντικό για μια μονάδα επεξεργασίας λυμάτων πλήρους κλίμακας.
Μια προσέγγιση βιώσιμου σχεδιασμού μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του κινδύνου:
- Υπερβολικό φάουλ
- Ασταθής λειτουργία
- Συχνός καθαρισμός
- Ανεπαρκές περιθώριο λειτουργίας
- Πρόωρη αντικατάσταση μεμβράνης
Μια ρεαλιστική ροή σχεδίασης για μεμβράνες MBR επίπεδων κεραμικών φύλλων δεν θα πρέπει να ορίζεται απλώς από την υψηλότερη ροή που επιτυγχάνεται κατά τη διάρκεια μιας βραχυπρόθεσμης δοκιμής.
Αντίθετα, θα πρέπει να βασίζεται στις αναμενόμενες μακροπρόθεσμες συνθήκες λειτουργίας του πραγματικού έργου επεξεργασίας λυμάτων.
Σημαντικοί παράγοντες περιλαμβάνουν:
Χαρακτηριστικά λυμάτων + MLSS + Θερμοκρασία + Αερισμός + Ρύπανση + Στρατηγική Καθαρισμού + Οικονομικά Κύκλου Ζωής
Για τους μηχανικούς και τους προγραμματιστές έργων, η πιο χρήσιμη προδιαγραφή μεμβράνης δεν είναι απαραίτητα:
«Ποια είναι η μέγιστη ροή;»
αλλά μάλλον:
«Ποια βιώσιμη καθαρή ροή μπορεί να διατηρήσει αυτή η μεμβράνη υπό τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας μας;»
Αυτή η διάκριση μπορεί να οδηγήσει σε πιο αξιόπιστα σχέδια MBR και πιο ουσιαστικές συγκρίσεις μεταξύ τεχνολογιών μεμβράνης.
Η Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd. παρέχει λύσεις κεραμικής μεμβράνης για επεξεργασία νερού και λυμάτων, συμπεριλαμβανομένων μεμβρανών κεραμικών επίπεδων φύλλων σχεδιασμένων για εφαρμογές βυθισμένης MBR.
Για την προκαταρκτική αξιολόγηση του έργου, χρήσιμες πληροφορίες περιλαμβάνουν:
- Τύπος λυμάτων
- Ικανότητα θεραπείας
- Ρυθμός ροής
- COD / BOD / TSS
- MLSS
- Ελάχιστη και μέση θερμοκρασία
- Διαδικασία θεραπείας
- Στόχος λειτουργικής ροής
